蔬菜移栽钵苗检测与缺苗补偿系统设计与试验

为解决蔬菜穴盘苗全自动移栽机因穴盘缺苗、取投苗失败等因素导致的漏栽现象,设计了基于多传感器的钵苗检测及缺苗补偿系统(补苗系统)。补苗系统作为独立功能模块,包括补苗装置、钵苗检测单元和控制系统,使用反射型光纤传感器和激光传感器联合检测的方法,对分行苗杯定位和苗杯内钵苗进行识别。利用光纤传感器分别对辣椒、番茄、甘蓝钵苗进行多高度检测试验,以获取光纤传感器最佳检测高度和最佳缺苗判定阈值。设计了自动补苗装置,并对补苗过程进行运动学分析。使用触摸屏、PLC、EM253位置模块等控制元件设计了控制系统,实现整机及补苗系统的控制。对补苗系统进行不同移栽频率下的性能对比试验,试验结果表明：在单行栽植频率分别为60、70、80 株/min时,补苗系统识别成功率分别为98.15%、98.15%、97.69%,移栽机平均漏栽率分别为1.85%、2.31%、2.31%,比未启用补苗系统时漏栽率分别降低了14.59、14.36、15.52个百分点,为进一步提高蔬菜移栽作业品质提供参考。     

拟合齿轮五杆水稻钵苗移栽机构的机理分析与试验

钵苗移栽具有提高产量,增大精品粮种植面积等优点,该文作者基于双曲柄五杆水稻钵苗移栽机的结构形式,针对重要传动部件进行改进,开发了基于B样条拟合曲线的轻简化水稻钵苗移栽机构——拟合齿轮五杆水稻钵苗移栽机构。对该机构进行拟合齿轮节曲线传动分析,建立移栽机构运动学模型,运用matrix laboratory(MATLAB)中GUI平台开发出了水稻钵苗移栽机构辅助分析与参数优化软件,通过软件优化得出一组能够满足钵苗移栽要求的结构参数。建立三维模型,并通过automatic dynamic analysis of mechanical systems(ADAMS)进行虚拟样机仿真,初步验证机构的合理性。加工移栽机构核心部件,装配并在试验台架上进行试验研究。通过对移栽机构的试验台架试验,验证了移栽机构参数的合理性和有效性。以秧夹开口开度、秧夹夹持力、取秧频率为因素,以伤秧率和漏秧率为评价指标,选取二次回归正交旋转组合试验的方案,运用Design-Expert 7.0软件进行分析,得到的分析结果进一步验证了拟合齿轮五杆移栽机构的合理性。     

基于离散单元分析与物场分析的盆花移栽手爪优化

该文针对盆花移栽作业过程中出现的移栽手爪提取基质不完整的现象,基于离散单元分析方法,利用EDEM(enhanced discrete element method)软件建立起机构(移栽手爪)、作用对象(带有根系的盆花基质)、作用条件(花盆)间的离散元仿真模型,对手爪钢针的插入和提离过程进行离散元仿真分析,确定基质断层为提取基质不完整的原因,并通过对基质提离过程进行受力分析发现,导致基质发生断层现象的根本原因是基质提离总阻力大于基质内部所能提供的最大凝聚力。鉴于如上分析,利用物场分析方法提出在原有系统中添加揉盆机构的解决方案,通过对揉盆机构工作过程进行离散元仿真分析发现,在揉盆机构的作用下基质与花盆之间产生了缝隙,使花盆对基质由于粘附作用产生的摩擦阻力降低,减小了基质提离总阻力,证明在工作过程中揉盆机构可以通过减小基质提离总阻力来解决基质断层问题。分别对添加揉盆机构前后的样机进行3组100盆的花苗移栽试验,移栽手爪完整提取基质成功率从84.67%提升到97.67%。该研究将EDEM离散单元分析与物场分析方法结合应用在机构优化设计过程,可以为盆间自动化移栽领域的设备研制与开发提供参考。     

吊杯式栽植器的优化设计及试验

针对目前吊杯式移栽机在移栽过程中出现的膜上穴口尺寸过大、栽植器容易撕膜、刮膜等问题,从栽植器的结构参数和分析特征系数入手,对于膜上穴口尺寸进行了研究。通过Pro/E建立栽植器的三维模型并进行优化设计与制造,对8 cm×8 cm和6 cm×6 cm口径的2种栽植器进行了田间对比试验,分析了其对膜上穴口尺寸的影响程度。然后通过变换传动比改变运动特征系数来研究运动特征系数对膜上穴口尺寸的影响规律。试验表明通过改进栽植器的结构,膜上横向尺寸较改进前平均降低了约45.3%;膜上纵向尺寸较改进前平均降低了17.9%。当运动特征系数从小变大时,膜上穴口平均值表现为先减小后增大,在运动特征系数为1.238时膜上穴口尺寸最小,说明运动特征系数存在最优值。改进栽植器机构后的试验结果为:株距的平均值维持在40 cm左右,漏苗率为1.07%,伤苗率为0.71%,直立度合格率为92.6%。当运动特征系数为1.238时,穴口纵向尺寸平均值为71 mm,横向尺寸平均值为18.5 mm,均为最小值。故对于2ZP型移栽机,运动特征系数取1.238为宜。该研究为吊杯式移栽机改进设计和性能优化提供参考。     

Effects of transplants and extracts of thoracic nerve cord–ganglia on gonad maturation of penaeoid shrimp

It has been established recently that interspecific and intraspecific thoracic ganglia transplants from Penaeidae are gradually absorbed by the host without activating an encapsulation mechanism. Therefore, this research was designed to evaluate the thoracic ganglia extracts and implants from maturing Trachypenaeus byrdi (Burkenroad), Xiphopenaeus riveti (Bouvier) and Penaeus (Litopenaeus) occidentalis (Streets) females as potential inducers of sexual maturation in Penaeus ( Litopenaeus) stylirostris (Stimpson), Penaeus (Litopenaeus) vannamei (Boone) and T. byrdi , from the Gulf of Nicoya, Costa Rica. Our findings suggest that interspecific and intraspecific thoracic ganglia extracts or implants from maturing penaeoid females are not capable of inducing a clear response in sexual maturation in males or females. Tissues were tested at increasing doses from 137, 386, 525 and 1500 μg g⁻¹ body weight, without any positive response. It is proposed that a hypothetical hormone, vitellogenesis-stimulating hormone, from the thoracic ganglia, is under the strong negative control of eyestalks, by the gonad-inhibiting hormone in the subgenus Litopenaeus . Therefore, the use of thoracic ganglia extracts or implants would be ineffective when compared with injecting serotonin alone, as the present results seem to support.     

穴盘苗移栽机自动取喂系统的设计与试验

该文针对新疆地区吊篮式移栽机手工喂入效率低的问题,设计了穴盘苗移栽自动取喂系统。该系统采用穴盘步进移位机构提供穴盘的横向和纵向移位,由翻转摆位式取苗机械手进行取苗和穴盘苗的转移,利用柔性链输送喂入机构对穴盘苗逐个投放,能够对穴高45 mm、上边宽31.75 mm、下边宽13 mm的吸塑成型的软穴盘苗进行自动取苗并向两个栽植器投苗。整个系统由PLC（programmable logic controller）程序控制,采用气压驱动,工作气压0.5～0.8 MPa,耗气量60.65 L/min,单组取喂系统结构独立,质量小于110 kg,不增加原有移栽机地轮负荷,即能与新移栽机配套生产,也能对现有移栽机进行自动化改造。系统中穴盘步进移位机构在柔性链输送喂入机构的侧上方倾斜放置,使穴盘上表面与水平面的夹角105°,缩小了机器水平占用空间。采用苗龄58 d的"红安6号"辣椒苗进行室内取苗试验,试验结果显示,系统取喂苗总可靠率达98.92%,平均基质损失质量9.26%,取喂速度达70株/min,未见明显伤苗,能够满足设计要求。     

Suitability of wood fiber substrates for production of vegetable transplants II.: The effect of wood fiber substrates and their volume weights on the growth of tomato transplants

The influence of wood fiber substrates (WFS) and their volume weights (VW) on the growth of tomato transplants (Lycopersicon lycopersicum (L.) Karst. ex Farw.) were examined. No significant differences were observed for the absolute and relative growth rate of tomato transplants cultivated in WFS as compared to white peat (WP). Particularly in WFS plants showed a well developed root system. When the tomato transplants were cultivated in spring increases of VW led to a reduction of root growth, but no significant differences were observed for other plant parameters. In summer differences between weakly and strongly compacted substrate treatments for fresh mass of leaf and stem for both WFS were found. The coarse WFS also showed a significant difference in leaf area for these two treatments. Weakly compressed substrate had a faster decrease of matric potential in summer.WFS are suitable for cultivation of vegetable transplants and are a good alternative for peat-based substrates. When filling containers, moderate compression of WFS is recommended.     

机械移栽黄瓜穴盘苗育苗品质评价与试验

为了得到兼顾生长质量和机械移栽性能的黄瓜穴盘苗,以育苗基质配比（草炭∶珍珠岩∶蛭石混合体积比为2∶1∶1、3∶1∶1和4∶1∶1）、基质压实度（基质与穴孔的体积比为1.0、1.2和1.4）和营养液浓度（营养液电导率为1.0、1.2、1.4mS/cm）为因素开展正交试验。进行压缩和拉拔试验,测量黄瓜穴盘苗的抗压力和脱盘力;计算黄瓜穴盘苗的壮苗指数;利用X射线μCT扫描仪对苗钵进行检测和根系三维重构,在垂直方向用根系分布密度最小和最大值的比值表达根系均匀程度,水平方向上用外围根系分布密度表达根系包裹苗钵的紧密程度。通过方差分析可知各因素对试验指标有不同程度的影响。以苗钵的抗压力、脱盘力、壮苗指数、根系均匀系数和外围根系分布密度为优化目标,用综合评分法得出当育苗基质配比为3∶1∶1、基质压实度为1.2、营养液电导率为1.2mS/cm时,育苗品质最优。在取苗频率为43、48、53株/min时进行取苗试验,结果表明,在该组因素组合条件下,苗钵破损率分别为3.6%、3.9%和4.3%,取苗成功率为97.2%、96.1%和94.8%,优于其它因素组合的试验结果,与综合评分方法优选的结果一致。     

不同油菜品种适栽期机械化移栽植株形态特征研究

油菜机械化移栽效果取决于移栽机栽植执行器结构和运动参数与移栽苗植株形态特征的耦合度。该文针对当前油菜移栽机械化程度低植株形态特征与栽植机构不匹配的实际问题,选择8个甘蓝型杂交油菜品在播种后28～40 d的适栽期内,应用LA-S系列植物图像分析仪进行了植株形态特征（苗长、苗幅宽、株形锥角、根长和根直径）的系统试验研究,并根据试验结果分析确定了油菜移栽机鸭嘴式栽植器部分结构参数和工作参数的合理设计区间。试验结果表明：不同油菜品种苗长、苗幅宽、株形锥角和根长差异显著;油菜苗播种后28～40 d适载期内植株形态特征服从正态或偏态分布;所构建的播种后28～40 d的适栽期内植株形态特征的生长模型表明,不同油菜品种的植株苗长、苗幅宽、根长和根直径等特征随生长时间增加呈正线性关系,平均相关系数为0.9736;株型锥角呈负线性关系,平均相关系数为0.9818。研究表明,油菜移栽应优选适应机械化移栽的品种,并根据植株发育形态调整油菜苗移栽时间,实现油菜机械化移栽的农机农艺融合。该研究可为油菜移栽机结构设计和优化提供依据。     

蔬菜移栽机曲柄摆杆式夹苗机构的设计与试验

通过对穴盘苗进行抗压特性试验、试验平台的夹取试验,研究分析了适于夹取式自动取苗机构工作的相关参数组合以及最佳的钵苗含水率状况,为机构设计提供参考依据。该文基于辣椒穴盘苗抗压特性设计了全自动蔬菜移栽机曲柄摆杆式穴盘苗夹苗机构,该机构可与顶出机构配合完成全自动蔬菜移栽取苗和投苗工作。该文完成了曲柄摆杆式夹苗机构主要结构的设计,并对曲柄摆杆式夹苗机构的工作过程进行了力学、运动学分析和仿真,确定了结构和工作参数,即曲柄、连杆、摆杆长度分别为80、236.22、172.5 mm,夹苗爪具有较好的运动特性。曲柄摆杆式夹苗机构性能试验结果表明,夹取爪为金属材质,弹簧劲度系数为90 N/m,钵苗脱落率为0,钵苗破碎率为4.2%,综合取苗成功率可达95.8%,性能指标符合设计要求,夹苗爪"V"形结构设计有效防止穴盘苗在夹取过程中脱落,保证了取苗成功率。试验表明钵苗含水率为60.8%时,钵苗在不同的弹簧劲度系数及夹取爪材质下均有良好的适应性,在该含水率下钵苗的取苗平均成功率为94.4%。该机构从取苗到投苗采用圆弧形工作轨迹,夹苗爪采用八字形轨道与复位弹簧控制其开合,结构简单、性能可靠,无需调整即可适应多种不同尺寸穴盘苗的取苗工作,对不同含水率穴盘苗适应性强,对穴盘苗损伤小,机构成套使用可达到较高工作效率。